最後の太陽電池アレイで5年にわたる作業が完了
NASAの宇宙飛行士アニル・メノン氏とカナダ宇宙庁（CSA）の宇宙飛行士ジョシュア・クトリク氏は2026年11月5日、国際宇宙ステーション（ISS）で最後となる改良型太陽電池アレイの設置を完了し、6時間59分に及ぶ船外活動を終えた。2人の作業により、2021年6月に始まった設置計画が完了した。この改良は、軌道上の研究施設での研究や商業実験、日常の運用に使える電力を増やすことを目的としている。
目次
8基目にして最後の国際宇宙ステーション・ロールアウト太陽電池アレイ（IROSA）は、ステーションの右舷側にあるトラスの3B電力系統に取り付けられた。トラスはステーションの大きな構造骨格に当たる。右舷とは、ステーションが定める前方を向いたときの右側を指す。
船外活動は米東部標準時（EST）午前8時36分に始まり、午後3時35分に終了した。メノン氏にとって5回目、クトリク氏にとって2回目の船外活動だった。同じ2人はちょうど1週間前の10月29日に、7基目のアレイを設置していた。
最終設置では、一時的な電気系統の問題が作業を複雑にした。地上管制官と宇宙飛行士はケーブルの点検を進め、ステーションが地球の影に入るのを待ってから展開を完了した。2人は宇宙服に物資を残した状態で内部に戻った。
メノン氏は、地上から作業を支えたチームをたたえた。船外活動中に作業計画を変更したことについて、NASAの宇宙飛行士は次のように述べた。
計画がありました。その計画を変更しましたが、地上のチームが見事に対応してくれたおかげで、やり遂げることができました
ステーションの電力はどれだけ増えるのか
カナダ宇宙庁によると、今回の改良でステーションの発電能力は最大30％増加する。公表された能力の数値では、改良前の約160キロワットから、改良後は約215キロワットになる。
この前後の数値から計算すると、増加分は約55キロワットとなる。丸められた数値を直接使って計算した場合、増加率は約34％だが、同庁が示す推定値は最大30％だ。いずれも、ステーションで利用できる電力が大幅に増えることを示している。
キロワットは電力の単位で、電気が発電されたり使用されたりする速度を表す。新たに設置されたアレイ1基の発電能力は約20キロワットだ。この数値は個々のアレイの能力を示す一方、約160キロワットから約215キロワットへの変化は、ステーション全体の電力システムを表している。
8基の新しいアレイは、従来の太陽電池パネルの一部を覆うように配置されている。従来のパネルも引き続き発電に貢献する。全体としての効果は、新旧の設備がどのように連携するかで決まり、8基それぞれの出力を従来のステーション総出力に単純に加算したものではない。
電力が増えれば、ISSはステーションの運用に必要な機器を維持しながら、科学機器や商業ペイロードを稼働させる余力が高まる。今回の改良は、ステーションの計画上の最終運用期間や、将来的に軌道から制御離脱する際の運用も支える。
大型アレイを手作業とロボットアームで移動
メノン氏とクトリク氏はまず、折り畳まれたアレイを一時保管用の装置から取り外す必要があった。軌道上では物体は浮いているが、大型の機材は動きの変化に対して抵抗する。移動には慎重な制御と確実な固定、宇宙飛行士とロボットアームの操作員との連携が欠かせない。
メノン氏は、ステーションのカナダ製ロボットアーム「カナダアーム2」に取り付けられた調整式の足固定具に足を固定した。NASAの宇宙飛行士ルーク・デラニー氏とジェシカ・ワトキンス氏がISS内からアームを操作し、メノン氏とアレイを設置場所まで移動させた。
クトリク氏は手すりと安全テザーを使い、ステーションの外部を移動した。作業場所に到着すると、別の足固定具に体を固定し、両手でアレイを受け取って位置を調整できるようにした。
最終的な取り付け場所は、ロボットアームの可動範囲をわずかに超えていた。クトリク氏がアレイを受け取り、メノン氏はカナダアーム2上の位置からステーションの別の固定位置へ移動した。2人は協力して、3B電力系統への設置を完了できた。
クトリク氏は船外活動のリーダーを務め、EV1のコールサインを使用した。宇宙服の赤いストライプで、管制官や視聴者はEV2のコールサインを使うメノン氏と見分けることができた。船外活動の開始から間もない時点で、2人は予定より約30分早く進んでいた。
電気系統の異常で展開が遅れた理由
宇宙飛行士が電気接続を行っている最中、ミッション管制センターが問題を検知した。アレイを展開する前に電力処理を確認するための電気測定値であるシャント電流が、想定の約半分しかないことが分かった。
太陽電池は、太陽光が当たると発電する。シャントは、電気系統を制御する一環として電流を迂回させる経路となる。予想外の測定値が出たため、アレイを展開する前に、宇宙飛行士と地上チームが接続を点検する必要があった。
トラブル対応では、P23-Aと特定されたケーブルを重点的に確認した。乗組員がコネクターを点検し、その後、太陽電池設備に直射日光が当たらなくなる地球の影を通過する際に作業を続けた。
電流値に問題がないことを確認すると、宇宙飛行士は2本のボルトを外し、アレイを展開させた。その後、残りのケーブル作業と後片付けを終え、クエスト・エアロックに戻った。
船外活動が終わりに近づく中、クトリク氏はチームの対応をたたえた。カナダ人宇宙飛行士は次のように述べた。
さまざまな課題に直面しながらも、チームが対応し、私たちを必要な状態に導いてくれたのは、本当に見事でした
巻かれたシートが太陽電池アレイに変わる仕組み
アレイは、NASAのステーション運用の主契約業者であるボーイングとの契約に基づき、レッドワイヤー・スペースが製造した。設計には、太陽光を電気に変換する装置である太陽電池を敷き詰めた、柔軟なシートが使われている。
展開時の各アレイの長さは約19.4メートル。輸送時は折り畳まれて大幅に小さくなり、スペースXの貨物船「カーゴ・ドラゴン」の非与圧トランクに搭載できる。
展開システムには、巻き上げた状態で機械的エネルギーを蓄える複合材製ブームが使われている。解放されるとブームがまっすぐに伸び、太陽電池シートを引き出す。基本的な仕組みは、きつく巻いた帯が元の伸びた形に戻ろうとするのに似ているが、飛行用の機材はその動きを精密に制御できるよう設計されている。
この方式なら、モーターや複雑な機械式ヒンジを使わずにアレイを展開できる。展開後の構造は、ステーションの運用中に形状を保つだけの剛性も備えていなければならない。
このコンパクトな設計の収納時出力密度は、1立方メートル当たり約40キロワットと報告されている。簡単に言えば、打ち上げ時に一定の容積へどれだけの発電能力を詰め込めるかを示す指標だ。貨物船内の空間には限りがあるため、密に収納できる機材は輸送をより効率的にできる。
2017年の実証から8基目の設置まで
新型アレイの技術は2017年、ISSの外で実証された。ステーションが技術の試験段階から、電力供給の一部として実際に活用する段階へ移る中、運用上の設置は4年後に始まった。
最後のアレイ設置により、数年にわたる輸送と船外活動の一連の作業が完了した。主な節目は次の通り。
- 2017年：ロールアウト式太陽電池アレイ技術を宇宙ステーションの外で実証。
- 2021年6月：宇宙飛行士が運用用のIROSAを初めて設置。
- 2023年：改良型アレイ6基がISSで稼働。
- 2026年10月：最後の2基がスペースXの第35回商業補給サービスミッションで到着。
- 2026年10月29日：メノン氏とクトリク氏が7基目を設置。
- 2026年11月5日：2人が8基目にして最後のアレイを設置、展開。
11月5日の活動は、米国の船外活動第101回に指定された。また、ステーションの組み立てと保守に関わる286回目の船外活動であり、ISSの電力供給増強に関連する2021年以降18回目の船外活動でもあった。これらの数字は、それぞれ異なる作業区分を数えている。
従来の太陽電池設備は数十年にわたって稼働しており、ステーションの主要アレイは2000年12月に最初の運用を開始した。太陽電池の発電能力は、宇宙環境にさらされる年月とともに徐々に低下する。新しいアレイを追加することで、旧式設備が経年劣化する中でも、ステーションは実用的な電力供給を維持しやすくなる。
宇宙飛行士を支えた人々
デラニー氏とワトキンス氏が担当したのは、ロボットアームによる移動だけではない。船外活動の前には、メノン氏の緊急救助装置の取り付けなど、宇宙服とエアロックの準備も支援した。装置の固定に手間取ったため、いったん取り外してから再び取り付けた。
「船外活動用簡易救助装置」（SAFER）と呼ばれるこの装置は、宇宙飛行士がステーションから離れてしまった場合に使う小型の推進パックだ。船外活動中、2人は互いの装備も点検し、手袋やヘルメット内に水がたまっていないかなどを確認した。
CSAの宇宙飛行士ジェニ・ギボンズ氏は、ヒューストンのNASAジョンソン宇宙センターでカプセル・コミュニケーター（CAPCOM）を務めた。ニコール・スティルウェル氏は船外活動コミュニケーターを担当し、船外での作業指示を伝えた。こうした役割により、宇宙飛行士とステーションのシステム、地上の専門チームとの間に複数層の支援体制が敷かれた。
ヒューストンとケベック州ロンゲールのCSA本部にいるロボット運用チームは、カナダアーム2の作業を監視した。アームの状態や位置関係、カメラ映像、動きが予定手順に沿っているかの確認などを担った。
CSAのロボット運用管制官ロクサーヌ・コテ＝ビグラ氏とスティーブン・タカクス氏は、カナダと米国の間でこうした役割をどう連携させているかを説明した。2人は今回の太陽電池アレイの船外活動を直接担当したわけではないが、その説明はより広い運用体制を示している。管制官には、機械の仕組みと宇宙飛行士がたどる正確な作業手順の両方を理解することが求められる。
綿密な準備が支えたカナダ人宇宙飛行士の節目
クトリク氏は10月1日にISSへ到着し、6カ月間のミッションに臨んでいる。到着から1カ月余りで、合計約14時間に及ぶ2回の船外活動を完了した。
10月29日の船外活動で、クトリク氏は船外活動を行った5人目のカナダ人となった。それまでに船外活動を行ったカナダ人は、クリス・ハドフィールド氏、スティーブン・マクリーン氏、デイブ・ウィリアムズ氏、デビッド・サンジャック氏。カナダ人が最後にステーションの外で活動したのは、2019年のサンジャック氏だった。
作業は外側のハッチが開くよりずっと前から始まっていた。クトリク氏とメノン氏は、宇宙服の低圧環境へ移る前に、体内の窒素を抜く準備を行った。圧力が低下した際に窒素が血液や組織内で有害な気泡となる減圧症のリスクを下げるためだ。
クエスト・エアロックは、ステーション内の通常気圧から真空まで徐々に減圧された。乗組員は宇宙服の漏れがないか確認するために作業を中断し、物資を節約するため、エアロック内の空気の大部分はステーション内に戻された。
船外活動中、ISSが日なたと影の間を移動するのに合わせ、宇宙飛行士は変化する温度環境に対応して宇宙服を調整した。こうした繰り返しの変化は、乗組員の作業環境だけでなく、電気系統のトラブル対応のタイミングにも影響した。
電力増強の次に控える作業
NASAが次に予定していた船外活動は、2027年1月にアルファ磁気分光器を改修・修理する作業だった。ステーションのトラスに取り付けられたこの観測装置は、宇宙から飛来する高エネルギー粒子である宇宙線を検出する。
NASAの低軌道プログラムで運用統合マネジャーを務めるガウラン・パテル氏は、10月20日の説明会で1月の作業計画を明らかにした。NASAは、作業を担当する宇宙飛行士をまだ発表していなかった。この期間、クトリク氏はISSに滞在している見込みだった。
ロボット運用チームは、ヒューストン近郊にあるNASAの中性浮力実験施設での宇宙飛行士訓練に関連するリハーサルなど、分光器の作業に向けた準備をすでに進めていた。大型プールでは、宇宙飛行士が宇宙服を着て、水中に沈めたステーション構造物の周囲で動く練習ができる。
ノースロップ・グラマンの補給船シグナスの打ち上げも、早くとも11月29日に予定されていた。再び中心的な役割を果たすのはカナダアーム2で、今回は補給船を捕獲し、ステーションに結合する作業を支援する。
太陽電池アレイの設置計画が完了し、ISSには予定されていた改良型アレイ8基がすべてそろった。これにより、研究施設としての残りの運用に向けて発電能力が高まる。また、設置作業で得られた知見は、将来の宇宙機に搭載する太陽光発電システムにも実用的な情報をもたらす。
要点
- アニル・メノン氏とジョシュア・クトリク氏は2026年11月5日、ISSで改良型太陽電池アレイの8基目にして最後の1基を設置した。
- 船外活動は午前8時36分から午後3時35分まで、米東部標準時で6時間59分に及んだ。
- アレイはステーション右舷側のトラスにある3B電力系統に取り付けられた。
- 乗組員は一時的な電気系統の問題を解決してから、アレイを展開した。
- 改良計画は2021年6月に始まり、ステーションの公称電力容量は約160キロワットから約215キロワットに増加する。
- メノン氏は5回目、クトリク氏は2回目の船外活動を完了。ISS内の乗組員とヒューストン、ロンゲールのチームが支援した。
- NASAは2027年1月、アルファ磁気分光器の作業に向けた追加の船外活動を計画していた。
